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CN104471832A - 无线电力传输装置、无线电力送电装置以及受电装置 - Google Patents

无线电力传输装置、无线电力送电装置以及受电装置 Download PDF

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CN104471832A CN201380003912.8A CN201380003912A CN104471832A CN 104471832 A CN104471832 A CN 104471832A CN 201380003912 A CN201380003912 A CN 201380003912A CN 104471832 A CN104471832 A CN 104471832A
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Abstract

本实施方式具备以非接触状态相对置地配置的送电天线以及所述受电天线、和电磁屏蔽结构体。电磁屏蔽结构体具有当送电天线与受电天线相对置时将送电天线以及受电天线收纳于内部空间的第1屏蔽以及第2屏蔽，第1屏蔽构成为形成收纳送电天线的第1空间，第2屏蔽构成为形成收纳所述受电天线的第2空间。第1屏蔽以及第2屏蔽中的至少一方具有与送电天线以及受电天线中的至少一方平行并且从屏蔽侧壁向外侧扩展的突出部。从送电天线向受电天线通过高频磁场以非接触的方式来传输电力。

Description

无线电力传输装置、无线电力送电装置以及受电装置
技术领域
本发明涉及一种利用谐振磁场耦合以无线的方式传输电力的谐振磁场耦合型的非接触电力技术。
背景技术
专利文献1公开了一种在2个谐振器之间隔着空间来传输电力的新的无线电力传输装置。在该无线电力传输装置中，通过在谐振器的周边的空间所产生的谐振频率的振动电力的渗出(evanescent tail：渐逝尾)将2个谐振器耦合，由此以无线(非接触)的方式来传输振动电力。
专利文献2公开了一种其他的谐振磁场耦合型的无线电力传输装置。根据该无线电力传输装置，能够在以比较低的耦合效率传输电力时有效地使电压上升。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2008/0278264号说明书(图10、图12)
专利文献2：JP特开2011-41464号公报
发明内容
发明要解决的课题
在通过谐振磁场耦合来传输电力时，担心谐振磁场泄漏到外部对人造成影响。本发明的实施方式提供一种能够抑制漏磁场的无线电力传输装置以及送电装置。
解决课题的手段
在实施方式中，无线电力传输装置具备：送电天线以及受电天线，其以非接触状态相对置地配置；和电磁屏蔽结构体，其当所述送电天线与所述受电天线相对置时将所述送电天线以及所述受电天线收纳于内部空间，并具有第1屏蔽以及第2屏蔽，所述第1屏蔽，具有与所述送电天线相对置的第1平板部分和从所述第1平板部分的端部向所述第1平板部分垂直地突出的第1屏蔽侧壁，使得形成收纳所述送电天线的第1空间，并且，所述第2屏蔽，具有与所述受电天线相对置的第2平板部分和从所述第2平板部分的端部向所述第2平板部分垂直地突出的第2屏蔽侧壁，使得形成收纳所述受电天线的第2空间，所述第1屏蔽以及所述第2屏蔽中的至少一方具有与所述送电天线以及所述受电天线中的至少一方平行、并且从所述第1屏蔽侧壁以及所述第2屏蔽侧壁中的至少一方朝向所述电磁屏蔽结构体的外侧扩展的突出部，从所述送电天线向所述受电天线通过高频磁场以非接触的方式来传输电力。
发明效果
根据本发明的实施方式中的无线电力传输装置以及送电装置，能够通过磁性体构件来抑制漏磁场。
附图说明
图1是表示本发明的无线电力传输装置的基本构成例的图。
图2是表示本发明的无线电力传输装置中的天线的等效电路的示例的图。
图3是表示本发明的其他的无线电力传输装置(带整流电路)的基本构成例的图。
图4是示意性地示出本发明的无线电力传输装置中的天线配置的一例的立体图。
图5是示意性地示出本发明的无线电力传输装置中的天线配置的一例的侧面图。
图6A是表示本发明的无线电力传输装置中的电磁屏蔽结构体的一例的立体图。
图6B是表示本发明的无线电力传输装置中的电磁屏蔽结构体的一例的剖面图。
图7A是表示本发明的无线电力传输装置中的电磁屏蔽结构体的其他例的立体图。
图7B是表示本发明的无线电力传输装置中的电磁屏蔽结构体的其他例的剖面图。
图8A是表示天线配置的示例的立体图。
图8B是表示比较例中的无突出部的电磁屏蔽结构体与天线的关系的透过立体图。
图8C是表示本发明的实施例中的电磁屏蔽结构体与天线的关系的透过立体图。
图9是表示本发明的无线电力传输装置中的电磁屏蔽结构体的又一例的剖面图。
图10是表示本发明的无线电力传输装置中的电磁屏蔽结构体的又一例的剖面图。
图11是表示本发明的无线电力传输装置中的电磁屏蔽结构体的又一例的剖面图。
图12是表示对本发明的无线电力传输装置中的电磁屏蔽结构体的尺寸进行规定的参数的剖面图。
图13是表示无线电力传输时的漏磁场强度与距电磁屏蔽结构体的中心的距离的关系的曲线图。
图14是表示设置有突出部200c的情况下的磁场强度相对于没有突出部200c的情况下的漏磁场强度的比率(磁场强度抑制比)的突出部200c的长度依存性的曲线图。
具体实施方式
在说明本发明的无线电力传输装置的实施方式之前，先对本发明的基本构成进行简单说明。
根据本发明的一方面，无线电力传输装置具备第1电感器和第2电感器，在第1电感器和第2电感器之间通过谐振磁场耦合以非接触的方式来传输电力。第2电感器与第1电感器间隔开来。第1电感器以及第2电感器中的一方作为送电天线的电感器而发挥作用，另一方作为受电天线的电感器而发挥作用。
在实施方式中，该无线电力传输装置具备将互相对置地配置的送电天线以及受电天线收纳于内部空间的电磁屏蔽结构体。该电磁屏蔽结构体具有第1屏蔽以及第2屏蔽，第1屏蔽具有与所述送电天线相对置的第1平板部分、和从所述第1平板部分的端部与所述第1平板部分垂直地突出的第1屏蔽侧壁，使得形成收纳送电天线的第1空间，第2屏蔽具有与所述受电天线相对置的第2平板部分、和从所述第2平板部分的端部与所述第2平板部分垂直地突出的第2屏蔽侧壁，使得形成收纳受电天线的第2空间。第1屏蔽以及第2屏蔽中的至少一方具有与所述送电天线以及所述受电天线的至少一方平行、并且从所述第1屏蔽侧壁以及所述第2屏蔽侧壁中的至少一方朝向所述电磁屏蔽结构体的外侧扩展的突出部(追加屏蔽)。在互相对置地配置送电天线以及受电天线时，在第1屏蔽与第2屏蔽之间，形成间隙。通过具备这样的构成，能够降低从间隙泄漏到外侧的磁场的强度。
在某实施方式中，所述突出部，从所述第1屏蔽之中、对所述间隙的一端进行规定的部分，向所述电磁屏蔽结构体的外侧扩展成凸缘状。
在某实施方式中，所述突出部，从所述第2屏蔽之中、对所述间隙的一端进行规定的部分，向所述电磁屏蔽结构体的外侧扩展成凸缘状。
在某实施方式中，所述第1屏蔽以及所述第2屏蔽都具有所述突出部。
在某实施方式中，所述突出部，从对所述间隙的一端以及另一端进行规定的部分，向所述电磁屏蔽结构体的外侧扩展成凸缘状。
在某实施方式中，所述突出部与所述边界面平行。
在某实施方式中，具备具有导电体部分的框体，所述框体的所述导电体部分与所述电磁屏蔽结构体的所述突出部相接触。
在某实施方式中，所述电磁屏蔽结构体由非磁性导电材料形成。
在某实施方式中，所述第1屏蔽以及所述第2屏蔽中的至少一方具备与所述受电天线或所述送电天线相对置的磁性体片。
在某实施方式中，所述突出部在所述高频磁场的频率下，与所述第1屏蔽或所述第2屏蔽电磁耦合。
在某实施方式中，所述第1屏蔽具有所述突出部，当将所述第1屏蔽的天线对置面与所述送电天线的距离设为G1并将所述第1屏蔽的突出部的长度设为EL时，0.1≤EL/G1成立。
在某实施方式中，所述第2屏蔽具有所述突出部，当将所述第2屏蔽的天线对置面与所述受电天线的距离设为G2并将所述第2屏蔽的突出部的长度设为EL时，0.1≤EL/G2成立。
接着，参照图1。图1表示了本发明的无线电力传输装置的基本构成的一例。该无线电力传输装置的示例具备振荡频率fO的振荡器103、谐振频率fT的送电天线107、谐振频率fR的受电天线109和电磁屏蔽结构体200。谐振频率fT以及谐振频率fR，典型而言，可以设定为与频率fO相等，但谐振频率fT、谐振频率fR以及谐振频率fO无需设定为彼此相等。频率fO，例如设定为50Hz～300GHz，在某示例中，设定为100kHz～10GHz，典型而言，设定为500kHz～20MHz。另外，根据用途，设定为10kHz～1GHz、或者20kHz～20MHz、100kHz～205kHz、20kHz～100kHz的范围。在本说明书中，存在将由这样的频率fO的振荡磁场所传输的电力称为“高频电力”或“RF电力”的情况。另外，振荡器103的振荡频率fO、送电天线107的谐振频率fT以及受电天线109的谐振频率fR中的至少1者能够可变。
典型而言，振荡器103接收直流电，并将该直流电变换成频率fO的RF电力(DC-RF变换)。在振荡器103中，既能够使用D级、E级、F级等的能够实现高效率并且低失真特性的放大器，又可以使用多尔蒂放大器。也可以通过在生成包含失真分量的输出信号的开关元件的后级配置低通滤波器或带通滤波器、带阻滤波器，来生成高效率的正弦波。振荡器103也可以接收交流电并变换成RF电力。
从振荡器103输出的RF电力被输入到与振荡器103相连接的送电天线107。送电天线107以及受电天线109通过彼此的谐振器所形成的谐振磁场而被耦合，受电天线109能够接受由送电天线107送出的RF电力。受电天线109不与送电天线107接触，而从送电天线107处隔开有例如10cm～数m程度。
本发明的无线电力传输装置中的“天线”是用于使用利用了谐振器的电磁场的近场分量(渐逝尾)的耦合在2个物体间进行电力传输的要素。根据利用了谐振磁场耦合的无线电力传输，不会产生当使电磁波向远方传播时所产生的电力损失，因而能够以极高的效率来传输电力。在这种利用了谐振磁场耦合的电力传输中，与利用了法拉第电磁感应定律的众所周知的非接触电力传输相比损失较少。
接着，参照图2。图2是表示送电天线107以及受电天线109的等效电路的一例的图。如图2所示，本发明中的送电天线107是第1电感器107a以及第1电容元件107b串联连接而成的串联谐振电路，受电天线109是第2电感器109a以及第2电容元件109b并联连接而成的并联谐振电路。另外，送电天线107的串联谐振电路具有寄生电阻分量R1，受电天线109的并联谐振电路具有寄生电阻分量R2。与上述例不同，还存在送电天线构成并联谐振电路的情况，也存在受电天线构成串联谐振电路的情况。
图3是表示本发明的其他的无线电力传输装置的图。该无线电力传输装置与上述无线电力传输装置(图2)的不同之处在于，具有与受电天线109相连接的整流电路(整流器)115。通过该整流电路115的作用，能够从无线电力传输装置输出直流电。
在本发明的无线电力传输装置中，如图1所示，电磁屏蔽结构体200被配置在送电天线107以及受电天线109的周围，由此，能够抑制漏磁场。电磁屏蔽结构体200的构成以及功能，对于后述的实施方式以及实施例进行详细说明。
上述无线电力传输装置中具备振荡器103以及送电天线107的部分作为送电装置而发挥作用。分别具备受电天线109的多个装置也可以分配给1个送电装置。换言之，分别具备受电天线109的多个装置或载体，也可以依次配置为与送电天线107相对置，并依次执行无线电力传输。
(实施方式)
以下，参照附图对本发明的无线电力传输的实施方式进行说明。
首先，参照图4以及图5。图4是示意性地示出本实施方式的无线电力传输装置中的天线的配置的立体图，图5是其侧面图。在图4以及图5中，为了简便，记载了上述本发明的无线电力传输装置的构成要素中的第1电感器107a、第2电感器109a。第1电感器107a以及第2电感器109a，实际上经由未图示的布线，与图2所示的电路要素相连接。另外，在以下的说明中，为了简便，存在将第1电感器107a以及第2电感器109a分别称为送电天线107以及受电天线109的情况。
本实施方式中的第1电感器107a以及第2电感器109a的形状如图4所示，由被卷成在中央具有开口部的布线而构成。第2电感器109a与第1电感器107a间隔开来。另外，附图中的第1电感器107a与第2电感器109a的间隔并不反映现实的间隔。在所图示的示例中，第2电感器109a比第1电感器107a小，但第2电感器109a以及第1电感器107a的大小关系并不限于此例。
在实施方式中，第1电感器107a以及第2电感器109a都扩展成平面状，两者可以配置为彼此平行地相对置。构成天线的电感器107a、109a的外形无需是圆形，可以是椭圆形、多边形、或其他任意的形状。在图4以及图5的示例中，电感器107a、109a都具有轴对称的形状，但电感器107a、109a中的一者或两者也可以具有低对称性的形状(例如，椭圆、长方形、带形状)。在某实施方式中，在从Z方向来观察第1电感器107a的情况下，第1电感器107a的第1方向上的尺寸也可以设定为比与第1方向垂直的方向上的尺寸大。
第1电感器107a与第2电感器109a的配置无需固定。具备第1电感器107a的送电装置和具备第2电感器109a的受电装置，既可以能够相互独立地进行移动，又可以构成为仅一方固定而另一方可以移动。此外，也可以具备第1电感器107a的1个送电装置被固定，而具备第2电感器109a的多个受电装置中的任意一者在需要进行无线电力传输时，随时被配置成与送电装置相对置。
本实施方式中的第1电感器107a以及第2电感器109a都具有匝数N1、N2的螺旋结构(N1＞1，N2＞1)，但也可以具有匝数为1的环形结构。这些电感器107a、109a无需由一层的导电体构成，也可以具有将层叠的多个导电体串联连接的结构。
第1电感器107a以及第2电感器109a能够由具有良好的导电率的铜或银等的导电体合适地形成。由于RF电力的高频电流集中流过导电体的表面，因而为了提高发电效率，也可以用高导电率材料来覆盖导电体的表面。若由在导电体的剖面中央具有空洞的结构来形成电感器107a、109a，则能够实现轻量化。而且，因为只要采用绞合线等的并联布线结构形成电感器107a、109a，就能够降低每单位长度的导体损耗，所以能够提高串联谐振电路以及并联谐振电路的Q值，能够以更高的效率进行电力传输。
在第1电感器107a与第2电感器109a之间，如上所述，通过谐振磁场耦合来传输电力。在本发明的实施方式中，第2电感器109a可以搭载于电动汽车，第1电感器107a可埋设于道路。在这样的情况下，因为电动汽车能够移动，所以第2电感器109a相对于第1电感器107a的位置也能够发生变化。但是，无线电力传输是在第1电感器107a与第2电感器109a对置的时候被执行。
搭载于电动汽车的第2电感器109a具有收纳在例如一边为20～30cm的矩形区域内的大小。在该情况下，第1电感器107a的开口部可以具有例如30～300cm的宽度(与电动汽车的行进方向垂直的方向上的尺寸)。在用于行驶中的充电的情况下，第1电感器107a可以具有沿车辆的行驶方向延伸的结构。在具有这样的结构的情况下，能够将第1电感器107a以及第2电感器109a的车辆行进方向上的尺寸称为电感器的“长度”，将它们的与车辆行进方向垂直的方向上的尺寸称为电感器的“宽度”。第1电感器107a的宽度、第2电感器109a的宽度可以设定为例如30～300cm、20～30cm。
为了降低电力传输时的漏磁场，该无线电力传输装置具备电磁屏蔽结构体200。图6A是一个实施方式中的电磁屏蔽结构体200的立体图，图6B是该电磁屏蔽结构体200的示意性剖面图。
在实施方式中，当相对置地配置了送电天线107与受电天线109时，电磁屏蔽结构体200作为整体具有将送电天线107与受电天线109包围起来的形状。具体来说，具有将送电天线107与受电天线109收纳于内部空间的第1屏蔽200a以及第2屏蔽200b。第1屏蔽200a构成为形成收纳送电天线107的第1空间20a，第2屏蔽200b构成为形成收纳受电天线109的第2空间20b。更具体来说，在所图示的示例中，各屏蔽200a、200b由与天线相对置的平板部分(顶板或底板)、和从平板部分垂直地突出的屏蔽侧壁构成。在此，所谓“从平板部分垂直地突出的屏蔽侧壁”中的“垂直”，不仅包含相对于平板部分严格地垂直，还包含在具有抑制漏磁场的效果的范围内形成了与垂直相偏离的角度。具有抑制漏磁场的效果的角度的范围，从平板部分起相对于垂直(90度)优选为±30度的范围，更优选为距90度±10度的范围。第1屏蔽200a以及第2屏蔽200b，都能够由例如铜、铝、金、银、铂等非磁性导电材料所形成的厚度为例如0.1mm～10cm程度的板状构件而形成。另外，第1屏蔽200a以及第2屏蔽200b的材料以及形状也可以彼此不同。屏蔽200a、200b的表面的整体或一部分也可以由与屏蔽主体的材料不同材料的膜或层来覆盖。这样的膜或层能够由具有比屏蔽主体的材料的导电率还高的导电率的材料形成。只要屏蔽主体的表面由导电材料覆盖，屏蔽主体则无需由导电材料来形成。
第1屏蔽200a以及第2屏蔽200b配置为在相互对置的状态下在它们的端部形成间隙。间隙的大小例如为3mm～1mm。若该间隙变大，则电磁屏蔽结构体200向外侧泄漏的磁场的强度变高。因此，优选进行第1屏蔽200a以及第2屏蔽200b的设计使得减小间隙，但无法将间隙完全设为零。此外，如上所述，在相对于具备第1电感器107a的送电装置，具备第2电感器109a的受电装置能够随着具备受电装置的装置或载体进行移动的情况下，在将第2屏蔽200b配置为与第1屏蔽200a相对置时，若产生位置对准偏差，则上述间隙会示出非零值。
在本发明的实施方式中，具有与第1屏蔽200a内的送电天线107以及第2屏蔽200b内的受电天线109中的至少一方平行、且从上述屏蔽侧壁朝向电磁屏蔽结构体200的外侧扩展的突出部200c。在此，所谓的送电天线以及受电天线中的至少一方与突出部“平行”，并非限于严格地平行的情况，还包含在具有抑制漏磁场的效果的范围内与平行相偏离的结构。例如，也可以在±10度的范围内与平行相偏离，该偏离若在±5度的范围内就更好。换言之，这样的突出部200c，沿着第1空间20a与第2空间20b的边界面20c向外侧扩展。突出部200c也由上述非磁性导电材料形成。但是，突出部200c的材料既可以与第1屏蔽200a以及/或者第2屏蔽200b的材料相同也可以不同。
另外，在所图示的示例中，在第1屏蔽200a与第2屏蔽200b之间形成的间隙的外侧附近的空间由上下的突出部200c夹着。在突出部200c与屏蔽200a、200b之间，只要在无线电力传输的频带中，实现电磁耦合即可。因此，在突出部200c与屏蔽200a、200b之间，也可以存在绝缘材料层或空气层。典型而言，突出部200c与屏蔽200a、200b直接连接，或经由导电性物质相连接。
图7A以及图7B分别表示电磁屏蔽结构体200的其他例。在该例中，与在第2屏蔽200b中收纳的受电天线109平行的方向的尺寸小于与在第1屏蔽200a中收纳的送电天线107平行的方向的尺寸。在该例中，在第2屏蔽200b设置的突出部200c的横向的长度(也可以称为“宽度”)，与在第1屏蔽200a设置的突出部200c的横向的长度相比被设定得较大，上下的突出部200c相对置。
图8A、图8B、图8C分别是表示相对置的天线107、109的配置例、没有突出部200c的电磁屏蔽结构体200’(比较例)、具备突出部200c的电磁屏蔽结构体200(实施例)的立体图。这些图所示的结构物具有为了进行电磁场仿真而被简单化后的形状。现实的电磁屏蔽结构体200无需由图8C所示那样的多个平板部分来构成，也可以具有曲面形状。
本实施方式中的电磁屏蔽构造200的构成并不限于上述示例。图9表示了突出部200c的安装位置从第1屏蔽200a以及第2屏蔽200b的边缘部分发生了移动的示例。图10表示了突出部200e与受电装置的金属制框体300相接触的示例。
图11示出了图6B所示的突出部200c的其他的变形例。图11所示的突出部200c具有在突出的部分的中途弯折、外侧的部分与屏蔽侧壁平行地达到平板部分那样的形状。该形状也与图6B的示例具有大致同等的泄漏磁场的降低效果。进行了各种各样的仿真后，发现作为具有泄漏磁场的降低效果的形状，具有从屏蔽侧壁的端部向电磁屏蔽结构体的外侧扩展的突出部的图6B那样的结构效果最好。
接着，参照图12。图12相当于图6B的剖面图，示出了天线107、109以及电磁屏蔽结构体200的各部分的尺寸。图12所示的符号的含义记载于以下表1中。
[表1]
G0 天线间的距离
G1 从送电天线107到第1屏蔽200a的天线对置面为止的距离
G2 从受电天线109到第2屏蔽200b的天线对置面为止的距离
G3 从送电天线107到第1屏蔽200a的侧面为止的距离
G4 从受电天线109到第2屏蔽200b的侧面为止的距离
G5 第1屏蔽200a与第2屏蔽200b之间的间隙的大小
EL 突出部200c的长度
另外，在天线107、109以及电磁屏蔽结构体200的形状并不是以Z轴为中心的轴对称的情况下，上述的距离G3、G4的值会具有一定的宽度。在该情况下，漏磁场的强度也根据绕Z轴的角度(方位角)而发生变化。
在本实施方式中，能够将EL设定在例如G1×0.1≤EL、G2×0.1≤EL的范围内。
另外，为了抑制在电路模块间的RF电力的多重反射并改善综合发电效率，在受电天线109的输出端子连接有负载的状态下，可以将从振荡器103输出的RF电力的输出阻抗Zoc与送电天线107的输入阻抗Zin设为相等。此外，同样地，在振荡器103与送电天线107相连接的状态下，受电天线的输出阻抗Zout可以设为与相连接的负载的电阻值R相等。另外，在本说明书中，所谓2个阻抗“相等”，并不限于阳.抗严格地一致的情况，还包含大致相等的情况，具体来说，定义为包含2个阻抗的差异为较大一方的阻抗的25％以下的情况。
也可以在第1电感器107a以及/或者第2电感器109a的周边配置磁性体。对于第1、第2电容元件107b、109b，能够利用例如具有芯片形状、引线形状的任何类型的电容器。也能够使隔着空气的2布线间的电容作为第1、第2电容元件107b、109b而发挥作用。在由MIM电容器构成第1、第2电容元件107b、109b的情况下，能够使用众所周知的半导体工艺或多层基板工艺来形成低损耗的电容电路。
从提高长期可靠性的观点出发，构成送电天线107以及受电天线109的部件(电感器以及电容元件等)可以保存在保护装置内。此外，也可以分别用树脂对第1空间20a以及第2空间20b进行模制。在该情况下，能够用分散有磁性体的树脂来兼用模制部件。此外，可以对保护装置实施防水加工。另外，第1屏蔽200a以及第2屏蔽200b中的至少一方也可以具备与受电天线107或送电天线109相对置的磁性体片。
为了将传输损耗最小化，可以将送电天线107以及受电天线109尽可能接近地配置。
另外，在本实施方式中，各屏蔽200a、200b虽然包含与天线相对置的平板部分和从平板部分垂直地突出的屏蔽侧壁，但是并不需要一定是这样的构造。只要第1屏蔽200a构成为形成对送电天线107进行收纳的第1空间、且第2屏蔽200b构成为形成对受电天线109进行收纳的第2空间即可，它们的结构可以是任意的。此外，在本实施方式中，突出部200c与送电天线107以及受电天线109中的至少一方平行，但并不需要一定平行。
(实施例1)
关于具有以下的表2所示的数值参数的实施例，通过电磁场解析对分布在空间内的磁场强度分布进行了求取。由各数值参数规定的构成如图12所示。此外，作为比较例，除了去掉了突出部200c这一点以外，以与实施例相同的构成通过仿真对漏磁场的强度分布进行了求取。在本实施例中，为了简便，天线107、109以及电磁屏蔽结构体200的形状是以Z轴为中心的轴对称。
[表2]
G0 5.0cm
G1 5.0cm
G2 5.0cm
G3 3.0cm
G4 3.0cm
G5 5cm
EL 3.0cm
另外，在本实施例中，电感器107a、109a都具有半径7.5cm的圆形形状。电感器匝数为11，电容为33000pF。此外，无线电力传输时的传输电力设定为了3kW(传输频率：150kHz)。第1屏蔽200a、第2屏蔽200b以及突出部200c由厚度2mm的非磁性金属(例如铝或铜)形成。突出部200c在与Z轴垂直的面内向外侧扩展成凸缘状。因此，存在将突出部200c称为“凸缘”的情况。
图13是表示距电磁屏蔽结构体200的中心的距离与磁场强度的关系的曲线图。将XYZ坐标的原点置于电磁屏蔽结构体200的“中心”。即，电磁屏蔽结构体200的“中心”等于(X，Y，Z)＝(0，0，0)的点。关于计算，对Z＝0的XY面内的磁场强度进行了求取。在图13中，将到屏蔽壁为止为6cm的情况(G3＝G4＝6cm)作为比较例1、将到屏蔽壁为止为3cm的情况(G3＝G4＝3cm)作为比较例2。
传输3kW的高频电力(频率：150kHz)时，在无凸缘的比较例1中，与电磁屏蔽结构体200的中心相距0.2m的位置的漏磁场强度为10A/m。此外，在无凸缘的比较例2中，与电磁屏蔽结构体200的中心相距0.2m的位置的漏磁场强度为3.35A/m。另一方面，在有凸缘的实施例中，与电磁屏蔽结构体200的中心相距0.2m的位置的漏磁场强度为0.3A/m。这样，在比较例中担心有较高值的磁场曝露，而在实施例中，获得了将磁场强度降低90～97％的改善效果(磁场抑制比11.2～33.3)。
(实施例2)
图14是表示在上述实施例1中，若使突出部200c的长度EL发生变化，则漏磁场强度如何变化的曲线图。纵轴是相对于没有突出部200c的情况下的值的磁场强度抑制比。横轴是所导入的突出部200c的长度EL。在图14中，示出了(X，Y，Z)＝(7.5cm+G3+EL，0，0)处的磁场强度抑制比率。对于除了突出部200c的长度EL以外的尺寸的值都与实施例1的参数的值相等的示例，用虚线对数据进行了表示。另一方面，对于实施例1的参数的值中设定为G1＝G2＝0.5cm之后的其他例，用实线对数据进行了表示。在本实施例中，传输电力设定为了200W，传输频率设定为了750kHz。
从图14的曲线图可知，当将突出部200c的长度设为EL并将屏蔽的天线对置面与天线的距离设为G1或G2时，在本实施方式中，只要将突出部200c的长度EL设定为0.1≤EL/G1或0.1≤EL/G2，就会显现漏磁场的降低效果。而且，将突出部200c的长度EL设得越大，越能提高漏磁场的降低效果。
工业实用性
本发明的无线电力传输装置因为对于人体可能会接近装置附近的用途取得提高安全性的效果，所以不仅能够适用于向电动汽车传输电力的充电器，也能够适用于将AV设备固定并进行充电的座充装置等。
符号说明
20a   第1空间
20b   第2空间
103   振荡器
107   送电天线(送电装置侧的谐振器)
107a  第1电感器
107b  第1电容器
109   受电天线(受电装置侧的谐振器)
109a  第2电感器
109b  第2电容器
110   第1电感器的开口部
115   整流电路
119   输出端子
172   第1电感器的内周端
174   第1电感器的外周端
200   电磁屏蔽结构体
200a  第1屏蔽
200b  第2屏蔽
200c  突出部
200’ 无凸缘的电磁屏蔽结构体

Claims (13)

1.一种无线电力传输装置，具备：
送电天线以及受电天线，其以非接触状态相对置地配置；和
电磁屏蔽结构体，其当所述送电天线与所述受电天线相对置时，将所述送电天线以及所述受电天线收纳于内部空间，并具有第1屏蔽以及第2屏蔽，其中所述第1屏蔽具有与所述送电天线相对置的第1平板部分和从所述第1平板部分的端部向所述第1平板部分垂直地突出的第1屏蔽侧壁，使得形成收纳所述送电天线的第1空间，并且，所述第2屏蔽具有与所述受电天线相对置的第2平板部分和从所述第2平板部分的端部向所述第2平板部分垂直地突出的第2屏蔽侧壁，使得形成收纳所述受电天线的第2空间，
所述第1屏蔽以及所述第2屏蔽中的至少一方具有与所述送电天线以及所述受电天线中的至少一方平行、并且从所述第1屏蔽侧壁以及所述第2屏蔽侧壁中的至少一方朝向所述电磁屏蔽结构体的外侧扩展的突出部，
从所述送电天线向所述受电天线通过高频磁场以非接触的方式来传输电力。
2.根据权利要求1所述的无线电力传输装置，其中，
所述突出部，从所述第1屏蔽之中、对在所述第1屏蔽与所述第2屏蔽之间形成的间隙的一端进行规定的部分，向所述电磁屏蔽结构体的外侧扩展成凸缘状。
3.根据权利要求2所述的无线电力传输装置，其中，
所述突出部，从所述第2屏蔽之中、对在所述第1屏蔽与所述第2屏蔽之间形成的间隙的一端进行规定的部分，向所述电磁屏蔽结构体的外侧扩展成凸缘状。
4.根据权利要求1所述的无线电力传输装置，其中，
所述第1屏蔽以及所述第2屏蔽各自都具有所述突出部。
5.根据权利要求4所述的无线电力传输装置，其中，
所述突出部，从对在所述第1屏蔽与所述第2屏蔽之间形成的间隙的一端以及另一端进行规定的部分，向所述电磁屏蔽结构体的外侧扩展成凸缘状。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的无线电力传输装置，其中，
所述无线电力传输装置具备具有导电体部分的框体，
所述框体的所述导电体部分与所述电磁屏蔽结构体的所述突出部相接触。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的无线电力传输装置，其中，
所述电磁屏蔽结构体由非磁性导电材料形成。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的无线电力传输装置，其中，
所述第1屏蔽以及所述第2屏蔽中的至少一方具备与所述受电天线或所述送电天线相对置的磁性体片。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的无线电力传输装置，其中，
所述突出部在所述高频磁场的频率下，与所述第1屏蔽或所述第2屏蔽电磁耦合。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的无线电力传输装置，其中，
所述第1屏蔽具有所述突出部，当将所述第1屏蔽的天线对置面与所述送电天线的距离设为G1并将所述第1屏蔽的突出部的长度设为EL时，
0.1≤EL/G1成立。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的无线电力传输装置，其中，
所述第2屏蔽具有所述突出部，当将所述第2屏蔽的天线对置面与所述受电天线的距离设为G2并将所述第2屏蔽的突出部的长度设为EL时，
0.1≤EL/G2成立。
12.一种无线电力送电装置，其具备在权利要求1～11中任一项所述的无线电力传输装置中所使用的所述第1屏蔽以及所述送电天线。
13.一种无线电力受电装置，其具备在权利要求1～11中任一项所述的无线电力传输装置中所使用的所述第2屏蔽以及所述受电天线。
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